叶片前缘尖角对低压轴流风机气动性能的影响研究

摘要

低压轴流风机中在运行中存在多种能量损失，由叶顶间隙存在而造成的泄漏流和泄漏涡一直是学术界研究重点。本文针对轴流风机叶顶间隙泄漏流动现象，分析叶片的吸力面泄漏涡的生成机理和影响泄漏涡的主要因素，并提出了在叶片前缘扩增尖角的方法来改善风机的叶顶泄漏流动。文中基于CFD数值仿真，分析研究轴流风机叶片前缘尖角参数对于轴流风机叶顶泄漏流的影响规律，并通过优化分析改善轴流风机间隙处的流动，进而提升轴流风机的气动性能。本文的主要研究内容如下： (1)研究了叶片前缘尖角周向宽度对轴流风机流动过程及叶顶泄漏涡的影响规律。叶片前缘尖角在圆周方向的宽度增加时，增加了叶顶部位的面积，提升了叶片的做功能力，宽度的增加也增加了叶顶间隙的长度，使得间隙处的阻力增加，从而降低了叶顶区压力面和吸力面的压差，迫使叶片吸力面的流体向叶顶区流动，同时带动泄漏涡向叶顶间隙处流动，从而导致泄漏流的阻力增加，减少了通过间隙的流体量，降低了由于大量流体回流造成的能量损失及气动噪音。其次圆周方向的宽度的增加也使得风机风道的有效面积减少，减小了流道的过流能力，所以合理的宽度将带来的叶轮气动性能的增益。 (2)考察了叶片前缘尖角圆周宽度保持不变基础上增加径向长度对风机气动性能的影响。发现增加了叶片前缘与流体接触的长度，使得部分流体提前与前缘接触，加速了流体通过叶轮的时间，提高了风机在工作压力下的风量和效率，从而使得叶轮的做功能力显著提升，但对叶片叶项间隙处的泄漏流的改善效果并不明显。 (3)基于前弯掠叶片的优点，本文增加了叶片前缘尖角轴向方向上的倾角，在增加倾角时叶片前缘与来流方向之间的夹角随之减小，使得来流能够贴叶片流动，减少了来流与叶片冲击造成的进口能量损失，但同时也使得尖角与叶片前缘连接处形成了一定程度的凹面，这就造成了流体的脱流，使得产生在叶片叶顶部的泄漏涡向叶片的进口处移动增加了流体流动阻力，使得叶轮的做功能力有所下降。所以在此次轴向倾角增加的过程中得到了最佳的倾角为5°。

目录

第一个书签之前